¿Qué estudia la estequiometría?

que estudia la estequiometria

Entendemos a la química como la disciplina encargada de estudiar la estructura, composición y propiedades que conforman la materia. Con un campo de estudio tan amplio e importante, esta disciplina ha logrado perpetuarse con solidez en múltiples aspectos de nuestra sociedad, llegando incluso a ser considerada como uno de los pilares más importantes en el desarrollo tecnológico de la actualidad.

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De modo que al igual que otras disciplinas similares, el campo de estudio de la química se encuentra estructurado en múltiples disciplinas que le permitirán abordar diversos aspectos y detalles de esta interesante ciencia. Entre las especialidades más destacables se puede encontrar a; la química inorgánica, la bioquímica, la fisicoquímica, la química orgánica, la geoquímica y la química analítica.

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¿Qué es la estequiometría?

Uno de los fundamentos más básicos del estudio de la química se encuentra en el análisis y la interpretación de las reacciones químicas. Este fenómeno puede describirse fácilmente como el proceso por el cual dos o más sustancias químicas interaccionan entre sí, cambiando su estructura y composición para formar una nueva sustancia.

A partir de acá se debe hacer un breve repaso de ciertos conceptos teóricos indispensables para comprender la amplitud del estudio de las reacciones químicas. Entre los principales conceptos a dominar se encuentran:

  • Reactivo: Se refiere a toda sustancia  que da pie a una reacción química, es decir, es aquel compuesto o elemento químico que interactúa con otro a fin de formar un producto.
  • Producto: Son todas aquellas sustancias formadas a partir de la interacción de dos o más reactivos y que se caracterizan por presentar una estructura y composición propia.
  • Reactivo límite: Hace referencia a la sustancia o compuesto químico que se encarga de limitar la formación del producto, consumiéndose en su totalidad y deteniendo la reacción química.
  • Mol: A grandes rasgos se puede definir como la unidad química encargada de medir la cantidad de sustancia presente.
  • Rendimiento químico: Se refiere a la relación que existe entre la cantidad de producto obtenido y la cantidad esperada. Su utilidad se encuentra en la optimización de la reacción química, calculando la cantidad de reactivo limitante para el proceso requerido.

Estos términos son expuestos con mayor detalle en las ecuaciones químicas, las cuales son descripciones simbólicas del proceso químico en cuestión. La estructura y formación de una ecuación química debe seguir un orden y unas normativas necesarias; a la izquierda se pueden apreciar los reactivos, que serán continuados por una flecha que indica el orden de la reacción, mostrando los productos resultantes del proceso.

Antes de cada elemento o compuesto se suele encontrar un número (en caso de estar ausente se sobreentiende que es 1) el cual recibe el nombre de coeficiente estequiométrico y se refiere al número de moléculas del compuesto que participan en la reacción. Además de ello, algunos compuestos o elementos presentan un subíndice, el cual indica la cantidad de átomos que conforman la molécula empleada en el proceso. Por ejemplo se tiene que;

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2H2+O2→2H2O

Esto se puede leer como; dos moléculas de hidrógeno reaccionan con una molécula de oxígeno y producen dos moléculas de agua. Este tipo de consideraciones son de gran importancia para comprender la características de los compuestos y la propia naturaleza de las reacciones químicas, a fin de poder optimizar y mejorar los procesos de producción química.

A partir de esto se puede dar una breve introducción al campo de la estequiometría, el cual se puede definir como la relación numérica que existe entre lo reactivos y productos de un determinado proceso químico. De hecho, esta definición se puede observar con mayor facilidad en su respectivo origen etimológico en donde se tiene que; stoikheion; elemento y métrón; medida, es decir, el área de estudio que se encarga de medir o cuantificar los elementos.

Con el objetivo de abarcar con mayor profundidad los conceptos anteriormente abordados, a continuación anexamos un vídeo perteneciente al canal Profe en Casa, en donde se explicarán con múltiples ejemplos ilustrativos los conceptos básicos de la estequiometría y su respectiva importancia en nuestra sociedad.

¿Qué estudia la estequiometría?

Tal cual hemos mencionado anteriormente, la estequiometría es el área de estudio de la química que se centra en establecer relaciones numéricas entre los reactivos y productos que conforman una reacción química. Para ello se vale de ciertos principios y leyes que permitan establecer con mayor claridad la proporción de reactivos que debe existir para la formación adecuada de un producto en concreto, entre ellas se destacan principalmente dos:

  • La ley de conservación de la masa.
  • La ley de la conservación de la carga.

Justo como su propio nombre lo puede indicar, la primera ley hace alusión a que la masa total en un sistema siempre debe permanecer constante, lo que viene siendo la clásica frase “la materia no se crea ni se destruye, se transforma”. En el campo de la estequiometría implica que el número total de átomos de cada elemento debe ser igual antes (con los reactivos) y después (con los productos) de la respectiva reacción química.

Similar a la anterior, la segunda ley hace alusión a la conservación de la carga eléctrica que poseen los compuestos, es decir, la suma total de las cargas no debe variar ni en los reactivos ni en los productos.

A fin de cumplir con ambas leyes, la estequiometría emplea el balanceo químico, nombre que recibe el proceso de ajustar, equilibrar y balancear la cantidad de átomos y cargas necesarias para satisfacer los principios anteriormente expuestos, modificando únicamente los coeficientes estequiometricos pues los subíndices, como ya mencionamos anteriormente, conforman parte de la propia composición de la molécula.

Existen tres métodos empleados para balancear adecuadamente las ecuaciones químicas, estos son:

  • Balanceo por tanteo: Su metodología se basa en dar cierta prioridad a determinados compuestos y moléculas,  a fin de posteriormente realizar los cambios cuantitativos necesarios para que coincidan los átomos de todos los compuestos empleados en la reacción. Tal cual su nombre lo puede indicar, se centra en repetir y probar ciertas configuraciones hasta dar con el balanceo adecuado.
  • Balanceo algebraico: Se basa en formular un sistema de ecuaciones por medio de los coeficientes estequiométricos y los subíndices. Se igualan los valores de los diversos compuestos y elementos de la ecuación química y se resuelven las operaciones matemáticas necesarias para determinar el coeficiente indicado para el balanceo de la reacción.
  • Balanceo Redox: A grandes rasgos se basa en separar en un sistema de ecuaciones el número de oxidación de los reactantes oxidados y el número de oxidación de los reactantes reducidos.

A fin de aclarar ciertos conceptos de la estequiometría y dar inicio a la resolución de problemas en la materia, a continuación anexamos un vídeo perteneciente al canal Amigos de la Química en donde se explica brevemente el proceso de pasar gramos a moles. Es necesario prestar atención y dominar los términos y la metodología empleados en estos ejercicios, ya que a partir de acá se empieza a consolidar el campo de aplicación de esta rama de la química. Te recomendamos que revises el resto de los vídeos dedicados a la estequiometría para que aprendas o refuerces tus conocimientos en el campo del balanceo químico.

¿Cómo se estudia?

Guardando cierta similitud con otras áreas de la química, el campo de estudio de la estequiometría se encuentra particularmente disperso entre varias disciplinas y niveles de estudio, ya que conforma las bases en las que se encuentra estructurada el estudio de la química en la actualidad. De modo que, gran parte de las instituciones secundarias se centran en abordar el estudio de la estequiometría como una introducción leve hacia el amplio y complejo mundo de la química.

No obstante, el estudio con mayor énfasis y profundidad es abarcado por los correspondientes cinco años de estudio de la licenciatura en química. Aunque también puede ser abordado por otras disciplinas y carreras que se encuentren afines a esta disciplina, como lo pueden ser; la biología, el bioanálisis, la farmacología, la enfermería, la medicina o la ingeniería química.

En caso de querer profundizar los conceptos y principios anteriormente mencionados, te recomendamos revisar la página de la Escuela de Ingenierías Industriales de la Universidad de Valladolid, dedicada a estudiar y repasar las bases de la estequiometría. Por el contrario, si deseas adentrarte en el campo teórico y práctico de esta área de estudio, te recomendamos visitar la página de estequiometría química de KhanAcademy, en donde podrás encontrar de forma organizada todo el contenido programático referente a esta rama de la química.